JPH03285246A

JPH03285246A - 四重極質量分折装置

Info

Publication number: JPH03285246A
Application number: JP2087047A
Authority: JP
Inventors: Norio Kameshima; 亀島　紀夫
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1990-03-30
Filing date: 1990-03-30
Publication date: 1991-12-16

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は、四重極形の質量分析装置に関する。

（ロ）従来の技術複合装置としてのガスクロマトグラフィー質量分析装置
に広く採用されている質量分析装置には、磁場形のもの
と、四重極形のものとがある。

このうち、四重極形の質量分析装置は、第３図に示すよ
うな四重極電極ｌを真空室内に設けたものである。四重
極電極ｌは、４本の棒状の電極２゜・をホルダ３により
互いに平行に支持してなり、各電極２には所定の極性で
、直流電圧Ｕと高周波電圧（Ｖ　ＣＯ５＜ｃｌ　ｔ）を
重畳してなる電圧上（Ｕ＋ＶＣＯ５ωｔ）をかけ、これ
らの電極２．・・・の間をその長さ方向に沿って低速の
イオンを走らせるようになっている。

この四重極質量分析装置は、重いマグネットを使用せず
、構造が簡単であることや、高速走査性に優れているこ
となどの点で、磁場形とは異なる利点を有している。

（ハ）発明が解決しようとする課題しかしながら、従来の四重極質量分析装置においては、
電極２やホルダ３自体の寸法精度と、これらの組立精度
とが分解能に対する制限因子となっており、容易に高い
分解能が得られない。

すなわち、四重極質量分析装置では、電場半径ｒｏと、
その許容誤差Δｒｏと、分解能Ｒとの間には次式、 Δｒ　ｏ＝　ｒ　ａ／　２　Ｒ・・・・・・・・・・・
・（１）で示す関係があることが知られている。

したがって、質量数ｉ、ｏｏｏまで測定が可能な（マス
レンジｉ、ｏｏｏの）装置において、電場半径ｒ０を３
　としたとき、分解能１．０００を得ようとすれば、電
極２の組立精度は、１．５μｍ以下としなければならな
い。

このような組立精度を実現するには、電極２とホルダ３
とについて、ミクロンオーダーの超精密加工が必要とさ
れる。

また、今仮に、前記の電極２やホルダ３の寸法誤差をミ
クロンオーダーに抑えたとしても、それらを組み立てた
場合の累積誤差が、目標とする組立精度を越える場合が
ある。

さらに、−旦、組み立てた四重極電極Ｉについては、各
電極２の位置を補正する有効な手段がないのが実情であ
る。

以上のような理由で、四重極質量分析装置において高い
分解能を得るには、構成部品の製作や組立を極めて高い
精度で行わなければならず、大きな困難がある。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであって
、電極の熱膨張を利用することで、組立完了後の補正を
可能にし、電極やホルダ等の構成部品の製作や組立に大
きな負担をかけることなく、高い分解能が得られるよう
にすることを課題とする。

（ニ）課題を解決するための手段本発明は、上記の課題を達成するために、４本の電極を
ホルダにより互いに平行に支持してなる四重極電極を有
する質量分析装置であって、棒状の加熱手段と、温度コ
ントローラとを備え、各電極には、その長さ方向に沿っ
て中空部が形成され、加熱手段は、各電極の中空部内に
埋設されるものであり、温度コントローラは、各電極内
の加熱手段の加熱温度を各別に制御するものである構成
とした。

（ホ）作用上記の構成において、各電極に埋め込まれた加熱手段の
加熱温度をそれぞれ温度コントローラにより制御するこ
とで、各電極は、加熱手段の加熱温度に応じた量だけ熱
膨張して径変化を生じる。

この径変化により、電場半径の補正や、電極位置の補正
が行われる。

この補正にあたっては、実際にイオン源から所定の既知
試料のイオンを入射させてその通過イオンをイオン検出
器で検出するようにし、イオン検出器で得られるピーク
プロファイルに基づいて、温度コントローラによる温度
制御を行えばよい。

（へ）実施例以下、本発明を図面示す実施例に基づいて詳細に説明す
る。

第１図および第２図は本発明の一実施例に係り、第１図
は全体の構成図、第２図は第１図■−ロ線における電極
部分の断面図である。

第１図に示すように、この実施例の四重極質量分析装置
は、四重極電極Ｉと、電源部４と、走査制御部５と、イ
オン源６と、イオン検出器７と、加熱手段としてのカー
トリッジヒータ８と、温度コントローラ９と、補正制御
部ＩＯとを備えている。

四重極電極ｌは、４本の電極２．・・・と、これらの電
極２４・・を互いに平行に支持するホルダ３とからなり
、イオン源６およびイオン検出器７とともに、真空室ｌ
ｌ内に設置されている。

４本の電極２．・・・は、第２図に明示するように、い
ずれもステンレス鋼により筒形に成形されている。また
、各電極２には、電源部４から直流／高周波の重畳電圧
が印加され、その印加電圧か走査制御部５により制御さ
れるようになっている。

ホルダ３は、マシナブルセラミックのような熱伝導率の
低い絶縁材からなり、電極２の長さ方向２．３個所に設
けられる。

カートリッジヒータ８は、電極２に対応して４本あって
、電極２毎にその筒形内部にほぼ全長にわたって埋め込
まれている。

温度コントローラ９は、各電極２内のカートリッジヒー
タ８の加熱温度を各別に制御するものであって、各カー
トリッジヒータ８に対応する４つの制御回路＋２．・・
・を有している、補正制御部！　（ｌは、イオン検出器７の検出出力に基
づいて温度コントローラ９を制御するもので、入出力イ
ンターフェース１３と、ＣＰＵ１４と、メモリＩ５とを
備えている。このうち、ＣＰＵＩ４は、メモリ１５に格
納されたプログラムに基づいて動作することで、イオン
検出器７から得られるピークプロファイルによりその時
点の分解能を演算する機能と、分解能がより高くなるよ
うなカートリッジヒータ８の加熱条件を決定する機能と
、その加熱条件に対応した温度コントロール信号を出力
する機能とを有するっ上記の構成において、四重極電極ｌの補正は、装置全体
の組立が完了した後に行うのであ−って、その補正に当
たっては、四重極電極ｌに所要の電圧を印加しておいて
、実際に、イオン源６から標準試料のイオンを入射させ
る。イオン検出器７は、四重極電極１を通過するイオン
を検出する。

イオン検出器７のピークプロファイルを示す検出信号は
、補正制御部ＩＯの入出力インターフェース１３を通じ
てＣＰ　［１１４に取り込まれる。ＣＰＵ１４は、この
ピークプロファイルからその時点の分解能を演算し、そ
の分解能がより高くなるような各カートリッジヒータ８
の加熱条件を算出し、その加熱条件に対応した温度コン
トロール信号を入出力インターフェース１３を通じて温
度コントローラ９に出力する。

温度コントローラ９の各制御回路１２は、補正制御部Ｉ
Ｏからの温度コントロール信号により、それぞれ対応す
るカートリッジヒータ８の加熱温度を制御する。各電極
２は、カートリッジヒータ８により内部から加熱される
ことで、熱膨張により径変化を起こす。

この場合、電極２がステンレス鋼製で、径ｌＯである場
合、１０℃の温度変化で、１．７μｍの径変化が生じる
。

このように各電極２にそれぞれ径変化が生じることで、
電場半径ｒ。の補正と、電極位置の補正とが行われる。

この補正に応して、四重極電極Ｉでの分解能か変化する
のであるが、変化した分解能に対応するピークプロファ
イルは、イオン検出器７から入出力インターフェース１
３を通して、再び補正制御部１０のＣＰＵ１４に取り込
まれる。

そして、ＣＰＬＩ　１４は、分解能の演算、加熱温度条
件の算出、および温度コントロール信号の出力のステッ
プを繰り返すことで、カートリッジヒータ８の最適温度
条件に到達し、これによって、四重極電極１での分解能
が最大値になる。

以後、分解能が最大値に維持されるよう、カートリッジ
ヒータ８の加熱温度が制御される。

なお、加熱手段には上記のカートリッジヒータ８のほか
、ヒートパイプを用いてもよい。

また、実施例では、加熱手段であるカートリッジヒータ
８の温度制御をイオン検出器７の検出信号に基づいて自
動的に行うようにしたが、オペレータかイオン検出器７
の検出結果をモニターで確認しながら、手動で温度コン
トローラ９を操作するようにしてもよい。

（ト）発明の効果以上述べたように、本発明によれば、電極の熱膨張によ
り電場半径や電極位置の補正が行われるので、装置全体
の組立か完了した後の調整が可能であり、電極やホルダ
等の構成部品の加工、組立が高精度になされていなくて
も、高い分解能を実現することができ、構成部品の加工
精度や組立精度に対する負担が軽減される。

また、電極を昇温するので、電極を空焼きしたのと同様
の効果が得られ、電極表面に試料ガスの分子やフラグメ
ントが付着堆積するのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例に係り、第１図
は全体の構成図、第２図は第１図Ｄ−■線における電極
部分の断面図である。第３図は従来例の電極部分の斜視図である。１・・四重極電極、２・・電極、３・・ホルダ、８カー
トリツジヒータ（加熱手段）、９・・温変コントローラ
。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）４本の電極をホルダにより互いに平行に支持して
なる四重極電極を有する質量分析装置であって、棒状の加熱手段と、温度コントローラとを備え、各電極
には、その長さ方向に沿って中空部が形成され、加熱手段は、各電極の中空部内に埋設されるものであり
、温度コントローラは、各電極内の加熱手段の加熱温度を
各別に制御するものである、ことを特徴とする四重極質量分析装置。